普林斯顿大学开发出新型3D打印技术可打印柔性、可回收且价格实惠的软塑料

普林斯顿大学工程师开发了一种新的 3D 打印技术，用于生产具有可定制特性的柔软、有弹性的塑料。该方法详见《先进功能材料》，采用低成本热塑性弹性体，每克成本约为 1 美分。所得材料在特定方向上既柔韧又坚硬，同时保持可回收性。

这个小花瓶在一个方向上是刚性的，在其他方向上是可弯曲的。（图片来源：普林斯顿大学）

该技术依赖于在打印过程中控制材料内的纳米级结构。研究人员利用嵌段共聚物形成厚度为 5-7 纳米的刚性圆柱形结构，嵌入柔性聚合物基质中。这些结构可以在打印过程中定向，从而创建在不同方向上具有不同程度的刚度和柔韧性的材料。

该工艺的一个关键特征是热退火，即对打印材料进行受控加热和冷却。“我认为这项技术最酷的部分之一是热退火发挥的多种作用——它不仅大大改善了打印后的性能，还使我们打印的东西可以多次重复使用，甚至在物品损坏或破损时可以自我修复，”该研究的主要作者 Alice Fergerson 说。

研究团队通过制作各种结构（包括小花瓶和印刷文本）展示了该技术的多功能性。他们还成功地加入了光响应分子等功能性添加剂，同时又不损害材料的机械性能。该团队通过切割和退火重新连接样品验证了材料的自修复能力，修复后的材料表现出与原始材料相似的性能。

该技术有望应用于各种领域，包括软体机器人、医疗设备、假肢、防护设备和定制鞋底。研究团队计划在未来的工作中探索适用于可穿戴电子设备和生物医学设备的新架构。

来源：engineering.princeton.edu